基于刘家峡钢管混凝土桥塔的推出试验研究.pdf

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1、第４２卷，第４期公路工程Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．４２０１７年８月ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｕｇ．，２０１７基于刘家峡钢管混凝土桥塔的推出试验研究刘学明，刘世忠（兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室，甘肃兰州７３００７０）［摘要］刘家峡悬索大桥是目前国内最大的钢－混结构桥塔。对于这种新型结构而言，钢管和混凝土之间的相互作用效应是其受力复杂性和安全可靠性所在。通过对刘家峡悬索桥钢－混桥塔缩尺模型进行推出试验，得出钢－混界面极限粘结强度与粘结破坏时的滑移距离，进而与ＡＮＳＹＳ建立的非线性有限元仿真结果进行对比，证实了采用有限元仿真能够有

2、效模拟钢管混凝土结构。利用该有限元模型研究焊钉对钢－混结构粘结滑移的影响，结果显示：焊钉对钢管与混凝土之间的初始粘结状态影响甚微，但初始粘结破坏后，能显著减小钢管与混凝土之间的滑动距离。这对钢管混凝土工程的设计和施工具有一定的借鉴意义。［关键词］钢管混凝土；推出试验；ＡＮＳＹＳ仿真；焊钉；粘结滑移性能［中图分类号］Ｕ４４８３４［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７４—０６１０（２０１７）０４—００８２—０４ＳｔｕｄｙｏｆＰｕｓｈｏｕｔＴｅｓｔＢａｓｅｄｏｎＣＦＳＴＰｙｌｏｎｏｆＬｉｕＪｉａｘｉａＢｒｉｄｇｅＬＩＵＸｕｅｍｉｎｇ，ＬＩＵＳｈｉｚｈｏｎ

3、ｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏａｄＢｒｉｄｇｅａｎｄＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎｓｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＬｉｕｊｉａｘｉａｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒｉｄｇｅａｄｏｐｔｓｔｏｗｅｒｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅＦｉｌｌｅｄＳｔｅｅｌＴｕｂｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｓｔｅｅｌｈａｓｉ

4、ｔｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｓａｆｅｔｙｔｏｔｈｅｎｅｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＡｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｏｆｏｒｉｇｉｎａｌＬｉｕｊｉａｘｉａｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒｉｄｇｅｐｙｌｏｎｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｆｏｒＰｕｓｈｏｕｔｔｅｓｔ，ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｌｉｐｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｅｓｔ，Ｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｂｏｎｄｆａｉｌｕｒｅｌｏａｄａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｂｏｎｄｆａｉｌｕｒｅａｃｑｕｉｒｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔｍｏｄｅｌｔｅｓｔ

5、ｏｆＣＦＳＴｔｏｗｅｒｗｉｔｈＡＮＳＹＳｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｆｉｒｍｓｔｈａｔｉｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｕｓｅｄ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｉｔｉｓｒａｔｈｅｒｓａｆｅｒＴｈｅｎｗｅｌｄｉｎｇａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆＣＦＳＴｏｆｂｏｎｄｓｌｉｐｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓ：ｔｈｅＣＦＳＴｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｃａｎｎ

6、ｏｔｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｂｅｔｗｅｅｎｓｔｅｅｌａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｂｕｔｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｓｔｅｅｌａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅ。ＩｔｉｓｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇＣＦＳＴｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌＴｕｂｅ；ＡＮＳＹＳ；ｐｕｓｈｏｕｔｔｅｓｔｗｅｌｄｅｄｓｔｕｄ；ｂｏｎｄｓｌｉｐｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ在恒载和施工荷载以及成桥后活载的长期作用０引言下，桥

7、塔钢管和混凝土之间的粘结力就很可能被破在结构上，刘家峡大桥桥塔采用门式框架的形坏，特别当钢管与混凝土之间的相互作用力超过极式，桥塔直径３ｍ，高度６０５ｍ，由桩基础、塔限粘结力时，钢管会与核心混凝土之间产生相对滑基、钢—混塔柱和横梁组成，塔柱钢管直径３ｍ，移，两者之间就不能较好的共同受力，这将影响到壁厚５０ｍｍ，其材料采用Ｑ３４５Ｄ钢材，钢管内核桥塔结构的承载能力，从而带来极大的安全隐患。心混凝土为Ｃ４０微膨胀混凝土，塔顶作装饰处理。刘家峡大桥桥塔为加强混凝土与桥塔钢管之间桥塔结构造型优美，模仿伊斯兰建筑“邦克楼”的极限粘结强度，降低两者间相对滑移

8、的可能性，设计，见图１。采用钢管壁内侧焊接焊钉的方式，并将焊钉布置为［收稿日期］２０１６－０３－２５［基金项目］国家自然科